DE102011003130A1

DE102011003130A1 - Stationäre pneumatische Schüttgut-Fördervorrichtung zum Beladen und/oder Entladen eines Schiffs

Info

Publication number: DE102011003130A1
Application number: DE102011003130A
Authority: DE
Inventors: Malcolm Cartwright; Harald Flügel; Rudolf Fühl; Ulrich Wurster; Lorenz Reich; Thomas Schöllhorn; Bernhard Stark; Bruno Zinser; Egon Zechner
Original assignee: Coperion GmbH
Current assignee: Coperion GmbH
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2012-03-15
Also published as: DE112011103004T5; WO2012032135A1; WO2012032135A8

Abstract

Eine stationäre pneumatische Schüttgut-Fördervorrichtung (6; 8) dient zum Beladen oder Entladen eines Schiffs. Die Fördervorrichtung hat ein Hebezeug (35) und mindestens ein an diesem montiertes Förderrohr (7). Am schiffseitigen Abschnitt (49) des Förderrohrs (7) ist ein Kugelgelenk (62) angeordnet. Zur Ankopplung des Kugelgelenks (62) an das Schiff (3) dient eine schiffseitige Anschlusseinrichtung (63). Es resultiert eine Fördervorrichtung, deren Eignung zur pneumatischen Langsamförderung gegeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine stationäre pneumatische Schüttgut-Fördervorrichtung zum Beladen und/oder Entladen eines Schiffs.
Krane als Bestandteile von Fördervorrichtungen sind bekannt beispielsweise aus der US 7,610,934 B2 und der US 3,451,427 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fördervorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass deren Eignung zur pneumatischen Langsamförderung, also zur Propfenförderung von Schüttgut, gegeben ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Schüttgut-Fördervorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Kugelgelenk zur Ankopplung des Förderohrs an das Schiff zur Möglichkeit führt, das Förderrohr so am Hebezeug zu führen, dass längs des Verlaufs des Förderrohrs eine Aufnahme von Kräften möglich ist, die bei der Langsamförderung insbesondere bei Umlenkungen des Förderrohrs vom Schüttgut auf das Förderrohr und dessen tragende Elemente übertragen werden. Das Kugelgelenk erlaubt gleichzeitig einen guten Ausgleich von Relativbewegungen des Hebezeugs zum Schiff in den maßgeblichen Richtungen. Benachbarte Hebezeuge können aufgrund der Kugelgelenk-Verbindung des Förderrohrs und der daraus resultierenden Möglichkeit, das Förderrohr kompakt zu führen, nahe benachbart zueinander angeordnet sein, was eine vorteilhaft kompakte Führung auch einer Mehrzahl von Förderrohren erlaubt. Auf diese Weise lässt sich auf relativ engem Raum ein Beladen bzw. Entladen eines Schiffs mit hohem Förderdurchsatz gewährleisten.
Eine konusförmige Ausführung des Kugelgelenks nach Anspruch 2 optimiert dessen Einsatz bei der Langsamförderung, da ein möglichst geringer Druckverlust resultiert. Der Konuswinkel des konusförmigem Förderleitungsabschnitts kann maximal 20°, kann maximal 10° und kann insbesondere maximal 5°, z. B. genau 5°, betragen. Der Konus kann in einem inneren oder in einem äußeren Gelenkteil des Kugelgelenks angeordnet sein. Der konusförmige Förderleitungsabschnitt kann zwischen zwei Anschlüssen so verlagerbar gestaltet sein, dass eine Richtung, in der sich der konusförmige Förderleitungsabschnitt verengt, durch Drehen des Kugelgelenks relativ zum Förderohr umgekehrt werden kann. Mit ein und demselben Kugelgelenk mit dem konusförmigen Förderleitungsabschnitt lässt sich dann die Schüttgut-Fördervorrichtung bzw. das Beladesystem als Belade-Fördervorrichtung und als Entlade-Fördervorrichtung mit umgekehrter Förderrichtung verwenden. Die Verlagerung des konusförmigen Förderleitungsabschnitts kann manuell oder angetrieben, beispielsweise pneumatisch oder elektrisch angetrieben, erfolgen. Eine mittlere Korngröße des zu verladenden Schüttguts kann im Bereich zwischen 10 μm und 10 mm, insbesondere im Bereich zwischen 50 μm und 6 mm, beispielsweise im Bereich zwischen 50 μm und 200 μm oder im Bereich zwischen 2 mm und 6 mm liegen. Bei der Langsamförderung bzw. Dichtstromförderung kann im Bereich einer Produktaufgabe, also im Bereich einer Zusammenführung des Schüttguts mit dem Fördergas, eine Gasgeschwindigkeit im Bereich zwischen 1 m/s bis 25 m/s, insbesondere im Bereich zwischen 1 m/s bis 5 m/s oder im Bereich zwischen 5 m/s bis 25 m/s, beispielsweise im Bereich zwischen 2 m/s bis 3 m/s oder im Bereich zwischen 10 m/s bis 15 m/s liegen. Am Ende einer Förderleitung für die Langsamförderung bzw. Dicht stromförderung kann die Gasgeschwindigkeit im Bereich zwischen 1 m/s bis 30 m/s, insbesondere im Bereich zwischen 4 m/s bis 15 m/s oder im Bereich zwischen 10 m/s bis 50 m/s, beispielsweise im Bereich zwischen 8 m/s bis 10 m/s oder im Bereich zwischen 25 m/s bis 30 m/s liegen. Die Gasgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von der Art des Schüttguts, vom Förderleitungsdurchmesser und von der Förderleitungslänge für die Langsamförderung bzw. Dichtstromförderung vorgegeben. Soweit Granulate gefördert werden, liegt im Bereich der Produktaufgabe die Gasgeschwindigkeit beispielsweise im Bereich zwischen 1 m/s bis 5 m/s. Am Ende der Förderleitung kann die Gasgeschwindigkeit im Bereich bis beispielsweise maximal 15 m/s liegen. Soweit mit dem Beladesystem ein Pulver gefördert wird, kann die Gasgeschwindigkeit im Bereich einer Produktaufgabe im Bereich zwischen 5 m/s bis 25 m/s liegen und am Ende der Förderleitung eine Gasgeschwindigkeit von beispielsweise bis zu 50 m/s erreichen. Im Bereich der hohen Gasgeschwindigkeiten kann es sein, dass keine Propfenbildung mehr vorliegt. Bei Gasgeschwindigkeiten am Ende der Förderleitung, die unter 15 m/s liegen, liegt eine Langsamförderung vor. Bei darüberliegenden Gasgeschwindigkeiten liegt in der Regel eine Dichtstromförderung vor. Je größer ein Förderleitungsdurchmesser und/oder je langer eine Förderleitungslänge ist, desto größer ist die vorgegebene Gasgeschwindigkeit. Das Beladesystem bzw. die Schüttgut-Fördervorrichtung zum Beladen und/oder Entladen des Schiffs kann den gesamten Förderweg zwischen der Schüttgut-Produktionsanlage und dem Schiff überbrücken. Alternativ ist es möglich, einen Teil dieses Verladewegs über Schüttgut-Transportmobile, die vom Beladesystem unabhängig sind, zu überbrücken, so dass das Beladesystem einen Transportweg zwischen einem Entladeort der Transportmobile und dem Schiff überbrückt. Das Beladesystem kann eine Mehrzahl von Zwischen-Lagerbehältern aufweisen. Aus mindestens zwei dieser Zwischen-Lagerbehälter kann das Schüttgut zum Fördern in das Schiff parallel gleichzeitig abgezogen werden. Auch aus drei oder noch mehr der Zwischen-Lagerbehälter kann das Schüttgut zum Fördern in das Schiff gleichzeitig abgezogen werden. Ein Beladesystem mit einer solchen Mehrzahl von Zwischen-Lagerbehältern, aus denen das Schüttgut parallel zum Fördern in das Schiff abgezogen werden kann, ist unabhängig von der Langsamförderung ein wesentlicher Aspekt der Erfindung. Das Förderrohr kann eine Mehrzahl von Teleskop-Schüssen aufweisen. Ein Tragwerk für die Teleskop-Schüsse des Förderrohrs kann eine rohr- oder kastenförmige Struktur aufweisen oder als Gittertragwerk ausgestaltet sein. Das Tragwerk kann genau ein Förderrohr oder auch mehrere Förderrohre tragen. Das Gittertragwerk kann aus einem Vollprofil oder aus einem Hohlprofil gefertigt sein.
Eine Mehrzahl von Förderrohren nach Anspruch 3 kann an ein und demselben Hebezeug oder kann an zueinander benachbarten Hebezeugen gelagert sein. Dies ermöglicht ein Beladen bzw. Entladen eines Schiffs mit hohem Förderdurchsatz auf relativ engem Raum.
Eine zusätzliche Fördergas-Versorgungsleitung nach Anspruch 4 erlaubt die Zuführung von Fördergas zum Schiff zum Entladen von diesem. Das Schiff muss dann keine eigene Fördergasquelle haben. Ebenso kann beim Beladen das Fördergas an Land zurückgeführt werden, um dort aufbereitet und/oder zurück an die Atmosphäre abgegeben zu werden. Bei der Aufbereitung kann das Fördergas insbesondere gefiltert werden. Über einen Ansaugfilter, der als Atmungsfilter für das System wirken kann, kann zusätzliches Fördergas angesaugt oder abgeführt werden. Zumindest ein Teil der verwendeten Fördergasmenge kann in einem Kreislauf geführt werden.
Ein Verlauf von Förderrohrabschnitten nach Anspruch 5 hat sich für die Langsamförderung als besonders vorteilhaft herausgestellt. Bei entsprechend horizontalem bzw. vertikalem Verlauf von Förderleitungsabschnitten oder den gesamten Förderleitungen resultiert eine besonders effiziente Langsamförderung. Gerade Abschnitte des Förderrohrs können ausschließlich vertikal in einem Winkelbereich von maximal 20° oder von maximal 10° abweichend zur Vertikalen oder horizontal in einen Winkelbereich zwischen 20° Steigung und 40° Gefälle verlaufen.
Ein Verhältnis zwischen einem Bogenradius und einem Förderrohrdurchmesser im Bereich nach Anspruch 6 führt einerseits zu geringem Druckverlust bei der Langsamförderung bei gleichzeitig möglichst geringen Umlenkkräften. Das Verhältnis R/D kann im Bereich zwischen eins und zehn und im Bereich zwischen eins und sieben liegen. Das Verhältnis R/D kann insbesondere fünf betragen.
Eine symmetrische Anordnung des Kugelgelenks nach Anspruch 7 verhindert, dass unerwünschte Drehmoment-Beiträge als Folge von bei der pneumatischen Förderung entstehenden Kräften resultieren.
Eine Mehrzahl von Drehgelenken nach Anspruch 8 führt zu vorteilhaften weiteren Bewegungs-Freiheitsgraden des Förderrohrs im Bereich von dessen Führung am Hebezeug der Fördervorrichtung. Prinzipiell ist es sogar möglich, ausschließlich mit Drehgelenken zu arbeiten, also auf das Kugelgelenk zu verzichten. Anstelle des Kugelgelenks wird dann eine Mehrzahl der Drehgelenke eingesetzt.
Ein ausbalanciert gelagerter Förderrohr-Ausleger nach Anspruch 9 gewährleistet, dass der Ausleger nicht unerwünscht ein Drehmoment und Kräfte auftragende Komponenten der Fördervorrichtung überträgt.
Ein Drehgelenk, das nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren noch näher erläutert wird, soll unabhängig von der sonstigen Schüttgut-Fördervorrichtung eine erfindungswesentliche Komponente der Anmeldung sein. Wesentlich ist dabei besonders eine Kombination einer Gelenkeinheit des Drehgelenks mit einer schnell montierbaren und demontierbareren Verbindung zwischen einem drehbar gelagerten Förderrohrabschnitt und dem Drehgelenk.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 stark schematisch ein Beladesystem zum Verladen von Schüttgut von Lastwagen auf ein Schiff und ein Entladeystem zum Verladen von Schüttgut von einem Schiff auf Lastwagen;
2 perspektivisch eine stationäre pneumatische Schüttgut-Fördervorrichtung zum Beladen und/oder Entladen eines Schiffs am Beispiel eines Gelenkkrans;
3 einen Verlauf sowie Beweglichkeits-Freiheitsgrade eines an einem Hebezeug der Fördervorrichtung nach 2 montierten Förderrohrs;
4 bis 7 Momentaufnahmen der an das Schiff angekoppelten Fördervorrichtung mit verschiedenen Bewegungsstellungen des Hebezeuges und des Förderrohrs;
8 im axialen Längsschnitt ein am schiffseitigen Ende des Förderrohrs angeordnetes Kugelgelenk;
9 perspektivisch ein Drehgelenk des Förderrohrs, welches eine Verdrehung von diesem in einem im Bereich des Drehgelenks verlaufenden Rohr-Längsachsenabschnitt ermöglicht;
10 einen axialen Längsschnitt durch die Fördervorrichtung im Bereich des Drehgelenks nach 9;
11 und 12 in zu 3 ähnlichen Darstellungen weitere Ausführungen von beweglichen Förderrohren mit zugeordneten Gelenkanordnungen;
13 eine Außenansicht des Kugelgelenks nach 8 in Förder-Stellung „gerader Förderweg”;
14 das Kugelgelenk nach 13 in Förderstellung „abgewinkelter Förderweg”;
15 eine Seitenansicht des Kugelgelenks in der Stellung nach 13;
16 eine Seitenansicht des Kugelgelenks in der Stellung nach 14;
17 einen axialen Längsschnitt durch das Kugelgelenk in der Stellung nach den 14 und 16;
18 in einer 17 entsprechenden Schnittdarstellung das Kugelgelenk mit weggelassener äußerer Dichtmanschette;
19 bis 21 Varianten einer Lagerung einer Gelenkkugel des Kugelgelenks in einer Gelenkpfanne des Kugelgelenks, die anstelle einer Lagerung nach 18 zum Einsatz kommen können;
22 das Detail XXII in 20;
23 das Detail XXIII in 21;
24 in einer zu 14 ähnlichen perspektivischen Ansicht das Kugelgelenk in der Ausführung nach den 21 und 23; und
25 eine Aufsicht auf eine der Fördervorrichtungen mit einer Mehrzahl von Hebezeugen.
1 zeigt schematisch diejenigen Komponenten, die zum Transport von Schüttgut von einer Produktionsanlage bis hin zu einem hiervon weit entfernten Zielort zum Einsatz kommen. Als Schüttgut wird Kunststoffgranulat, zum Beispiel gängige Massenkunststoffe (Polyolefine wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE)) oder andere polymere Kunststoffe, zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyethersulfon (PES) oder Polyester, gefördert. Neben Schüttgut in Granulatform kann auch Schüttgut in Pulverform gefördert werden, beispielsweise PTA-(Terephthalsäure-)Pulver.
Schematisch unterteilt ist die 1 in drei Systemabschnitte, die durch strichpunktierte Linien voneinander getrennt sind. Links dargestellt ist ein Beladesystem 1 zum Verladen von Schüttgut von Transportmobilen in Form von Lastkraftwagen 2 auf ein Schiff 3. Rechts ist in der 1 ein Entladesystem 4 zum Verladen des Schüttguts vom Schiff 3 auf Transportmobile, wiederum in Form von Lastkraftwagen 2, dargestellt. Zwischen dem Beladesystem 1 und dem Entladesystem 4 ist in der 1 ein Schiffsystem 5 dargestellt. Das Beladesystem 1 steht mit dem Schiffsystem 5 über eine Hafen/Schiff-(shore to ship)Fördervorrichtung 6 mit mindestens einer Förderleitung bzw. einem Förderrohr 7 in Schüttgut-Förderverbindung. Das Schiffsystem 5 steht mit dem Entladesystem 4 über eine Schiff/Hafen-(ship to shore)Fördervorrichtung 8 mit mindestens einer Förderleitung bzw. einem Förderrohr 9 in Schüttgut-Verbindung. Die beiden Fördervorrichtungen 6, 8 sind so gestaltet, dass sie Schiffsbewegungen gegenüber stationären Hafenkomponenten des Beladesystems 1 bzw. des Entladesystems 4 ausgleichen können.
Das Schüttgut wird im Beladesystem 1 von Lastkraftwagen 2, die in Form von Tankwagen das Schüttgut von einer Produktionsstätte zum Beladesystem 1 transportieren, über einen flexiblen Förderleitungsabschnitt 10 entladen. Diese Entladung geschieht mittels Langsamförderung.
Jeder der Lastkraftwagen 2 hat einen Fördergas-Anschluss 11, über den Fördergas, im dargestellten Ausführungsbeispiel Luft, über eine Fördergas-Zuleitung 12 von einer Fördergasquelle 13 zugeführt wird. Die Fördergasquelle 13 ist als Verdichternetz mit einer Mehrzahl von Verdichtereinrichtungen 14 ausgeführt, von denen in der 1 drei Verdichtereinrichtungen 14 dargestellt sind, die eine gemeinsame Haupt-Fördergas-Zuleitung 15 speisen. Von den Verdichtereinrichtungen 14 wird die Förderluft über Ansaugfilter von außen angesaugt, die an die Umgebungsbedingungen angepasst sind. Es kann eine Ansaugeinrichtung mit einem derartigen Ansaugfilter auch für mehrere der Verdichtereinrichtungen 14 genutzt werden. Die Filter in den Fördergasleitungen haben jeweils eine Differenzdrucküberwachung, sodass festgestellt werden kann, warm die Filterkörper gewartet werden müssen. Das durch den oder die Ansaugfilter angesaugte Fördergas durchtritt zunächst einen Saugschalldämpfer und tritt dann in eine Verdichterstufe, angetrieben über einen Hauptmotor M, ein. Nach der Verdichterstufe durchtritt das verdichtete Fördergas einen Druckschalldämpfer. In einer gestrichelt angedeuteten Schallhaube jeder der Verdichtereinrichtungen 14 ist noch ein Sicherheitsventil angeordnet. Nach Austritt aus der Schallhaube tritt das verdichtete Fördergas zunächst in einen Wärmetauscher ein und durchtritt im Anschluss hieran einen Sicherheitsfilter mit integriertem Wasserabscheider, bevor das verdichtete Fördergas in der Haupt-Fördergas-Zuleitung 15 zur Verfügung steht. Eine Fördergas-Zufuhr aus der Haupt-Fördergas-Zuleitung 15 in stromab gelegene, einzelne Fördergas-Zuleitungen 12 wird über eine Luftmengen-Regelvorrichtung 16 geregelt.
Jeder der einzelnen Fördergas-Zuleitungen, die von der Haupt-Fördergas-Zuleitung 15 abzweigen, kann alternativ oder zusätzlich noch eine eigene Luftmengen-Regeleinrichtung zur Vorgabe einer Luftmenge in der jeweiligen Fördergas-Zuleitung zugeordnet sein.
Der dem beladeseitigen Lastkraftwagen 2 nachgeordnete, flexible Förderleitungsabschnitt 10 ist über eine Zellenradschleuse 17 mit einem nicht dargestellten Zwischen-Lagerbehälter des Beladesystems 1 verbunden. Auch eine Mehrzahl von Zwischen-Lagerbehältern kann vorgesehen sein. Der Zwischen-Lagerbehälter steht über eine Zellenradschleuse 17 abgabeseitig mit einem Fördergas-Aufgabeort 18 in Schüttgut-Förderverbindung. Am Fördergas-Aufgabeort 18 mündet eine weitere Fördergas-Zuleitung 19 in die Förderleitung 7 zur Langsamförderung des Schüttguts über die Hafen/Schiff-Fördervorrichtung 6 in Schiffs-Lagerbehälter 20. Jeweils ein schiffseitiger Förderleitungsabschnitt 21, der der Hafen/Schiff-Fördervorrichtung 6 nachgeordnet ist, steht über Zuleitungsabschnitte 22 mit einer Mehrzahl der Schiffs-Lagerbehälter 20, im dargestellten Beispiel mit jeweils drei der Schiffs-Lagerbehälter 20, in Schüttgut-Förderverbindung.
Bodenseitig sich verjüngende Konusabschnitte 23 der Schiffs-Lagerbehälter 20 münden wiederum hin zu jeweils einer Zellenradschleuse 24 aus. Letztere stehen abgabeseitig über einen Fördergas-Aufgabeort 25 mit einer Fördergas-Zuleitung 26 in Fluidverbindung. Bei der Fördergasquelle, die die Fördergas-Zuleitung 26 mit Fördergas versorgt, kann es sich um die Fördergasquelle 30 handeln. In diesem Fall steht die Fördergas-Zuleitung 26 mit der Haupt-Fördergas-Zuleitung 15 in Fluidverbindung. Alternativ oder zusätzlich kann das Schiffsystem 5 eine eigene Fördergasquelle 27 aufweisen, wie in der 1 am Beispiel eines Kompressors dargestellt. Die Aufgabeorte 25 stehen über eine weitere Schüttgut-Förder-leitung 28 und, beim Entladevorgang, über die Schiff/Hafen-Fördervorrichtung 8 mit der entladeseitigen Förderleitung 9 in Fluidverbindung.
Die Förderluftquelle 13 ist so leistungsfähig ausgebildet, dass parallel ein Beladen des Zwischen-Lagerbehältes des Beladesystems 1 mit Schüttgut und gleichzeitig ein Abführen von Schüttgut aus dem Zwischen-Lagerbehälter des Beladesystems 1 über die Hafen-Schiff-Fördervorrichtung 6 möglich ist.
Im Entladesystem 4 ist der Förderleitung 9 mindestens ein nicht näher dargestellter Zwischen-Lagerbehälter nachgeordnet. Letzerer steht mit Abgabe-Anschlüssen 29 zum Anschluss an das Schüttgut entladeseitig aufnehmenden Lastkraftwagen 2 in Schüttgut-Förderverbindung. Die Abgabe-Anschlüsse 29 können gasdicht ausgeführt sein.
Zum Entladen kann die schiffseitige Fördergas-Zuleitung 26 mit einer entladeseitigen Fördergasquelle 30, deren Aufbau der Fördergasquelle 13 des Beladesystems 1 entspricht, über eine Haupt-Fördergas-Zuleitung 15 und eine Luftmengen-Regelvorrichtung 16 in Fluidverbindung stehen.
Entsprechend der Anzahl der Zwischen-Lagerbehälter des Beladesystems 1 bzw. der Zwischen-Lagerbehälter des Entladesystems 4 und entsprechend der geforderten, pro Zeit zu fördernden Schüttgutmenge wird die Kapazität der Fördergasquellen 13, 30 ausgelegt.
Der Beladevorgang wird von einer zentralen hafenseitigen, also stationären, Steuereinrichtung 31 durchgeführt, die in der 1 schematisch dargestellt ist und die insbesondere die Beladung des Zwischen-Lagerbehälters des Beladeystems 1 sowie der Schiffs-Lagerbehälter 20 über die Hafen-Schiff-Fördervorrichtung 6 steuert.
Eine Steuerung des Entladevorgangs geschieht durch eine zentrale hafenseitige, also stationäre, Steuereinrichtung 32, die in der 1 ebenfalls schematisch dargestellt ist. Die Steuereinrichtung 32 steuert insbesondere zentral den Entladevorgang vom Schiff 3 zum Zwischen-Lagerbehälter des Entladesystems 4 über die Schiff/Hafen-Fördervorrichtung 8. Mit den schiffseitigen Komponenten steht die Steuereinrichtung 32 beim Entladen über entsprechende Signaleinrichtungen in Signalverbindung. Diese Signalverbindung kann kabelgebunden und/oder drahtlos sein.
Die Förderleitungen 7, 9, bei denen das Schüttgut mittels Langsamförderung gefördert wird, verlaufen abschnittsweise horizontal in einem Winkelbereich zwischen 20° Steigung und 40° Gefalle und/oder vertikal in einem Winkelbereich von maximal 20° Abweichung zur Vertikalen. Beispielsweise die Schüttgut-Förderleitung 7 ist aus mehreren Förderleitungsabschnitten zusammengesetzt, die entweder im vorstehend beschriebenen Sinn horizontal oder vertikal verlaufen.
2 zeigt eine der Schüttgut-Fördervorrichtungen 6, 8 stärker im Detail, die als die Hafen/Schiff-Fördervorrichtung 6 oder als die Schiff/Hafen-Fördervorrichtung 8 zum Einsatz kommen kann. Dies wird nachfolgend anhand der Hafen/Schiff-Fördervorrichtung 6 näher erläutert. Die Fördervorrichtung 6 ist als Gelenkkran ausgebildet, der über einen Kranfuß 33 stationär an einer hafenseitigen Kaimauer 34 festgelegt ist. Ein Hebezeug 35 der Fördervorrichtung 6 hat einen vertikalen Schwenkarm 36 und einen horizontalen Schwenkarm 37. Über ein Vertikal-Schwenkarmgelenk 38, über welches eine vertikale Schwenkbewegung des vertikalen Schwenkarms 36 möglich ist, ist der vertikale Schwenkarm 36 um eine horizontale Schwenkachse 39 am Kranfuß 33 angelenkt. Über ein weiteres Vertikal-Schwenkgelenk 40, über das eine vertikale Schwenkbewegung des horizontalen Schwenkarms 37 möglich ist, ist der horizontale Schwenkarm 37 um eine horizontal verlaufende und von der Schwenkachse 39 vertikal beabstandete weitere Schwenkachse 41 am vertikalen Schwenkarm 36 angelenkt.
Auf der der Schwenkachse 39 gegenüberliegenden Seite sind am vertikalen Schwenkarm 36 Ausgleichsgewichte 42 festgelegt. An der der Schwenkachse 41 gegenüberliegenden Seite sind am horizontalen Schwenkarm 37 Ausgleichsgewichte 43 festgelegt. Die Ausgleichsgewichte 42, 43 sind hinsichtlich ihres Gewichts und ihres Abstandes zu den Schwenkachsen 39, 41 so bemessen, dass sich die auf die Schwenkachsen 39, 41 wirkenden Drehmomente einerseits der Schwenkarme 36, 37 und andererseits der Ausgleichsgewichte 42, 43 ausgleichen. Zum Halten der jeweiligen Schwenkposition der beiden Schwenkarme 36, 37 um die Schwenkachsen 39, 41 muss daher praktisch kein resultierendes Drehmoment aufgenommen werden. Aufgrund der Ausgleichsgewichte 42, 43 ist ein Förderrohr-Ausleger des Hebezeugs 35, also die beiden Schwenkarme 36, 37, also ausbalanciert an einem Auslegerträger, also am Kranfuß 33, gelagert.
Der Kranfuß 33 ist unterteilt in zwei Kranfußabschnitte, nämlich in einen unteren Kranfußabschnitt 33a, der an Kaimauer 34 festgelegt ist, und in einen oberen Kranfußabschnitt 33b, der über das Kran-Schwenkarmgelenk 38 am vertikalen Schwenkarm 36 festgelegt ist. Die beiden Kranfußabschnitte 33a, 33b sind relativ zueinander um eine vertikale Drehachse 44 drehbar und entsprechend miteinander über ein Kranfuß-Drehgelenk 45 verbunden.
Am Hebezeug 35 ist das Förderrohr 7 so montiert, dass es um eine Mehrzahl von Bewegungsfreiheitsgraden beweglich ist.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Fördervorrichtung 6, 8, also im Zusammenhang mit dem Gelenkkran, ein kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse verläuft parallel zu den Schwenkachsen 39, 41 und längs der Kaimauer 34. Die y-Achse verläuft horizontal, bei exakt horizontal verlaufendem horizontalem Schwenkarm 37 also längs diesem, und senkrecht zur Kaimaurer 34. Die z-Achse verläuft vertikal, also parallel zum Kranfuß 33.
3 zeigt eine Führung sowie Bewegungs-Freiheitsgrade der Förderleitung 7 der Fördervorrichtungen 6, 8 im Bereich des dort nicht dargestellten Hebezeugs 35 des Gelenkkrans. Am Ort des Kranfuß-Drehgelenks 45 weist die Förderleitung bzw. Förderrohr 7 ein Förderleitungs-Drehgelenk 46 auf. Das Förderleitungs-Drehgelenk 46 ermöglicht eine Verdrehung des Förderrohrs 7 um dessen im Bereich dieses Drehgelenks 46 verlaufenden Rohr-Längsachsenabschnitt 47, der längs der Drehachse 44 verläuft, die mit einer zentralen Symmetrieachse des Kranfußes 33 zusammenfällt. Das Drehgelenk 46 sowie die nachfolgend im Zusammenhang mit der Förderleitung 7 beschriebenen Drehgelenke definieren Gelenkachsen, die mit Dreh- bzw. Schwenkachsen des Gelenkkrans zusammenfallen.
Von einem kaiseitigen Förderleitungsabschnitt 48 hin zu einem schiffseitigen Förderleitungsabschnitt 49 verläuft die Förderleitung 7 ausgehend vom Rohr-Längsachsenabschnitt 47 zunächst in einem Bogenabschnitt 50 in einem 45°-Bogen, der von einem längs der z-Richtung führenden Verlauf in einen in der xz-Ebene liegenden Verlauf übergeht. Bogenwinkel der Bögen zwischen den verschiedenen Förderleitungsabschnitten des Förderrohrs 7 können 30° bis 90° betragen. Ein Bogenradius R dieses Bogenabschnitts 50 verhält sich zu einem Rohrleitungsdurchmesser D der Förderleitung 7 folgendermaßen: 1 ≤ R/D ≤ 15, bevorzugt 3 ≤ R/D ≤ 10 und mehr bevorzugt 4 ≤ R/D ≤ 7. Bei der dargestellten Ausführung gilt R/D = 5.
Nach dem Bogenabschnitt 50 in Richtung auf den schiffseitigen Förderleitungsabschnitt 49 zu verläuft die Förderleitung 7 zunächst ein Stück weit in der xz-Ebene und verläuft dann über einen weiteren Bogenabschnitt 51 ein Stück weit parallel zur z-Richtung und geht dann über einen weiteren Bogenabschnitt 52 in einen Rohr-Längsachsenabschnitt 53 über, der eine Drehachse für ein weiteres Förderleitungs-Drehgelenk 54 längs der x-Achse vorgibt die mit der Drehachse 39 zusammenfallt. Über einen weiteren Bogenabschnitt 55 geht der Rohr-Längsachsenabschnitt 53 in einen parallel zur z-Achse verlaufenden Abschnitt der Förderleitung 7 und anschließend über einen weiteren Bogenabschnitt 56 in einen weiteren, parallel zur x-Achse verlaufenden Rohr-Längsachsenabschnitt 57 über, der eine Drehachse für ein weiteres Förderleitungs-Drehgelenk 58 vorgibt, die mit der Drehachse 41 zusammenfallt. Über einen weiteren Bogenabschnitt 59 geht der Rohr-Längsachsenabschnitt 57 in einen parallel zur y-Achse verlaufenden Abschnitt der Förderleitung 7, über einen anschließenden weiteren Bogenabschnitt 60 in einen in der xy-Ebene verlaufenden weiteren Abschnitt der Förderleitung 7 und über einen weiteren Bogenabschnitt 61 in den schiffseitigen, längs der y-Achse verlaufenden Förderleitungsabschnitt 49 über. Für alle Bogenabschnitte 50, 51, 52, 55, 56, 59, 60 und 61 gelten die vorstehend für den Bogenabschnitt 50 angegebenen R/D-Verhältnisse. Insgesamt hat die Förderleitung 7 im Bereich der Fördervorrichtung 6, 8 acht derartige Bogenabschnitte. Anstelle eines 90°-Bogens kann bei den Bogenabschnitten 50, 51, 52, 55, 56, 59, 60 und 61, insbesondere bei den Bogenabschnitten 50, 51, 60 und 61 auch jeweils ein 45°-Bogen eingesetzt werden. Es können Bögen im Bereich zwischen einem 30°-Bogen und einem 60°-Bogen für die Bogenabschnitte 50, 51, 52, 55, 56, 59, 60 und 61 zum Einsatz kommen.
Gerade Förderrohrabschnitte der Förderleitung 7 verlaufen im Bereich der Fördervorrichtungen 6, 8 ausschließlich vertikal in einem Winkelbereich von maximal 20° Abweichung zur Vertikalen oder horizontal in einem Winkelbereich zwischen 20° Steigung und 40° Gefälle. Die Angaben ”Steigung” und ”Gefalle” beziehen sich jeweils auf die Förderrichtung des Schüttguts.
Am dem Schiff zugewandten Ende des schiffseitigen Förderleitungsabschnitts 49 ist ein Kugelgelenk 62 des Förderrohrs 7 angeordnet.
Das Kugelgelenk 62 erlaubt eine Verschwenkung des schiffseitigen Förderleitungsabschnitts 49 zum mit dem Förderleitungsabschnitt 21 des Schiffsystems 5 über eine Anschlusseinrichtung 63, beispielsweise einen Flansch, verbundenen schiffsfesten Förderleitungsabschnitt 64 der Förderleitung 7 unabhängig um zwei parallel zur x-Achse und parallel zur z-Achse liegende Schwenkachsen 65, 66. Als weiterer Drehfreiheitsgrad kann eine Verdrehung des schiffseitigen Förderleitungsabschnitts 49 relativ zum schiffsfesten Förderleitungsabschnitt 64 um eine parallel zur y-Achse verlaufende Drehachse gewährleistet sein. Auch die nachfolgend beschriebenen Kugelgelenke gewährleisten derartige Relativ-Beweglichkeiten um zwei bzw. drei Freiheitsgrade.
Insgesamt hat also die Förderleitung 7 in der Anordnung nach 3 mindestens sechs Schwenk-Freiheitsgrade, nämlich einen Schwenk-Freiheitsgrad um eine zur z-Achse parallele Achse über das Drehgelenk 47, einen Schwenk-Freiheitsgrad um eine zur x-Achse parallele Achse über das Drehgelenk 54, einen weiteren Schwenk-Freiheitsgrad um eine zur x-Achse parallele Achse über das Drehgelenk 58 und drei Schwenk-Freiheitsgrade um zur x-Achse, zur y-Achse und zur z-Achse parallele Schwenkachsen 65, 66, 66a über das Kugelgelenk 62.
Das Kugelgelenk 62 ist auf einer Symmetrieebene des Hebezeugs 35 angeordnet, die von den beiden Schwenkarmen 36, 37 aufgespannt wird.
Die Fördervorrichtungen 6, 8 können jeweils eine Mehrzahl von Hebezeugen 35 mit zugeordneten Förderleitungen 7 aufweisen, wie vorstehend im Zusammenhang mit den 2 und 3 beschrieben, die bogenförmig auf der Kaimauer 34 im Abstand von beispielsweise 4 m zueinander so angeordnet sind, dass die zugehörigen schiffseitigen Förderleitungsabschnitte 49 im Abstand von 1 m bis 1,5 m zueinander parallel geführt werden können. Eine entsprechende Anordnung der Fördervorrichtungen 6, 8 ist in der 25 dargestellt.
Eine Mehrzahl derartiger schiffseitiger Förderleitungsabschnitte 49 kann auch, wie in der 3 schematisch angedeutet, von einem gemeinsamen Förderrohr-Tragrahmen 67 getragen werden, der mit einem Tragrahmen der Hebezeuge 35 der zugehörigen Gelenkkrane verbunden ist. Grundsätzlich kann auch ein einziger Gelenkkran eine Mehrzahl, beispielsweise genau zwei, derartiger schiffseitiger Förderleitungsabschnitte 49 über einen derartigen Förderrohr-Tragrahmen 67 tragen, der dann beispielsweise mit dem horizontalen Schwenkarm 37 des Hebezeugs 35 verbunden ist. Der horizontale Schwenkarm 37 kann auch die Funktion des Tragrahmens 67 übernehmen. Bei der Ausführung als Schiff/Hafen-Fördervorrichtung 8 kann ein solcher Förderrohr-Tragrahmen 67 gleichzeitig auch die Fördergas-Zuleitung 15 tragen, die in der 3 strichpunktiert angedeutet ist. Über die Schiff/Hafen-Fördervorrichtung 8 kann dann die Förderluft zum beispielsweise pneumatischen Entladen des Schüttguts aus den Schiffs-Lagerbehältern 20 zugeführt werden.
Die 4 bis 7 zeigen verschiedene Momentaufnahmen der Fördervorrichtungen 6, 8 beim Belade- bzw. Entladebetrieb. Dargestellt sind in den 4 und 5 zwei Situationen, bei denen zum einen das Schiff 3 gegenüber der Kaimauer 34 weit abgesenkt und zum anderen weit angehoben vorliegt (Relativbewegung Schiff/Kaimauer in z-Richtung). Die 6 und 7 zeigen den 4 und 5 entsprechende Situationen, bei denen das Schiff 3 jeweils noch zusätzlich ein Stück weit von der Kaimauer 34 entfernt vorliegt (zusätzliche Relativbewegung Schiff/Kaimauer in y-Richtung).
Einer Vertikalbewegung des Schiffs 3 (vgl. den Unterschied zwischen den 4 und 5 bzw. den 6 und 7) folgt der Gelenkkran der Fördervorrichtungen 6, 8 durch ein Verschwenken im Wesentlichen um die Schwenkachse 41. Die weitere, hierzu parallele Schwenkachse 39 ermöglicht die Anpassung des Gelenkkrans der Fördervorrichtungen 6, 8 an den Abstand des Schiffs 3 von der Kaimauer 34. Eine weitere Anpassung einer Relativbewegung des Schiffs 3 relativ zur Kaimauer 34 längs der x-Richtung wird durch ein Verschwenken des Gelenkkrans der Fördervorrichtungen 6, 8 um die Drehachse 44 ausgeglichen.
Das Kugelgelenk 62 stellt dabei sicher, dass bei den verschiedenen Anlenkwinkeln des schiffseitigen Förderleitungsabschnitts 49 je nach Relativposition des Schiffs 3 zur Kaimauer 34 eine Förderverbindung des schiffseitigen Förderleitungsabschnitts 49 der Förderleitung 7 zum schiffsfesten Förderleitungsabschnitt 64 und weiter zum Förderleitungsabschnitt 21 des Schiffsystems vorliegt.
8 zeigt das Kugelgelenk 62 im Detail. Das Kugelgelenk 62 ist für eine Fördervorrichtung in der 8 von links nach rechts ausgelegt. In der in der 8 gezeigten Orientierung könnte das Kugelgelenk 62 beim Gelenkkran nach den 4 bis 7 verbaut sein, wenn dieser Teil der Hafen/Schiff-Fördervorrichtung 6 ist. Zum Einbau in eine Schiff/Hafen-Fördervorrichtung 8 in der Orientierung nach den 4 bis 7 müsste das Kugelgelenk 62, ausgehend von der Orientierung nach 8 um 180° um die z-Achse gedreht verbaut werden. Nachfolgend wird das Kugelgelenk 62 als Bestandteil der Hafen/Schiff-Fördervorrichtung 6 erläutert.
Stationär mit dem schiffseitigen Förderleitungsabschnitt 49 verbunden ist eine Gelenkpfanne bzw. Gelenkaufnahme 68 des Kugelgelenks 62. In der Gelenkpfanne 68 gleitet eine Gelenkkugel 69. Gelagert ist die Gelenkkugel 69 in der Gelenkpfanne 68 über abriebfeste Lagerelemente 70 aus Kunststoff. Alternativ können die Lagerelemente 70 auch aus Metall gefertigt sein.
Die Gelenkkugel 69 gibt, wenn das Kugelgelenk 62 zum Beladen schiffsseitig montiert ist, den schiffsfesten Förderleitungsabschnitt 64 der Förderleitung 7 vor. Am schiffseitigen Ende des Förderleitungsabschnitts 64 ist die Anschlussvorrichtung 63, also der Verbindungsflansch zum Förderleitungsabschnitt 21 des Schiffsystems 5, ausgeführt. Wenn das Kugelgelenk 62 zum Entladen montiert ist, ist die Gelenkpfanne 68 schiffsseitig montiert.
Der schiffsfeste Förderleitungsabschnitt 64 ist zum Übergang zum Förderleitungsabschnitt der Gelenkpfanne 68, der hin zum schiffseitigen Förderleitungsabschnitt 49 führt, konusförmig ausgeführt mit einem Konuswinkel zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden des schiffsfesten Förderleitungsabschnitts 64 von 5°. Dieser Konuswinkel kann bei alternativen Ausführungen des Kugelgelenks 62 maximal 20°, maximal 10° und insbesondere maximal 5°, betragen. Der schiffsseitige Förderleitungsabschnitt 64 verjüngt sich in Förderrichtung. Beim Kugelgelenk 62 nach 8 ist dieser Konusabschnitt in der Gelenkkugel 69, also im inneren Gelenkteil des Kugelgelenks 62, angeordnet. Alternativ ist es auch möglich, den Konusabschnitt im äußeren Gelenkteil des Kugelgelenks 62 anzuordnen.
Anhand der 9 und 10 werden Details der Drehgelenke 46, 54, 58 am Beispiel des Drehgelenks 54 erläutert. Die anderen beiden Drehgelenke 46, 58 sind entsprechend dem Drehgelenk 54 aufgebaut.
Das Drehgelenk 54 hat ein Festlager 71 in Form einer Halterung eines dem Bogenabschnitt 52 zugewandten Teils des Rohr-Längsachsenabschnitts 53 an einem Rahmenabschnitt 72 des Kranfußabschnitts 33b. In dem Festlager 71 ist eine Förderdurchführung integriert. Über Flanschverbindungen 73, 74 ist einerseits der Bogenabschnitt 52 mit dem Festlager 71 und andererseits das Drehgelenk 54 mit dem Festlager 71 verbunden. Eine Gelenkeinheit 54a des Drehgelenks 54 verbindet den festlagerseitigen Abschnitt des Rohr-Längsachsenabschnitts 53 mit einem führungslagerseitigen Abschnitt des Rohr-Längsachsenabschnitts 53, der in einem Führungslager 75 geführt ist. Das Führungslager 75 ist wiederum am Rahmenabschnitt 72 des Kranfußabschnitts 33b festgelegt. Das Führungslager 75 kann sich im zugehörigen Bereich des Rohr-Längsachsenabschnitts 53 um die Schwenkachse 39 drehen.
Das Festlager 71 ist als Axial-/Radiallager ausgebildet. Das Führungslager 75 ist als Radiallager ausgebildet.
Zwischen dem führungslagerseitigen Bereich des Rohr-Längsachsenabschnitts 53 und der Gelenkeinheit 54a ist ein Rohr-Verbindungsstück 76 des Rohr-Längsachsenabschnitts 53 angeordnet. Das Rohr-Verbindungsstück 76 ermöglicht eine leichte und schnelle Demontage einer Verbindung zwischen dem führungslagerseitigen Rohr-Längsachsenabschnitts 53 und der Gelenkeinheit 54a des Drehgelenks 54. Das Rohr-Verbindungsstück 76 kann als Muffe, z. B. als Schlauchabschnitt, ausgeführt sein, der über Schellen einerseits mit der Gelenkeinheit 54a und andererseits mit dem führungslagerseitigen Rohr-Längsachsenabschnitt 53 verbunden ist.
Anstelle der Gelenkeinheit 54a kann beim Drehgelenk 54 auch ein entsprechend längeres und als flexibler Schlauch ausgeführtes Rohr-Verbindungsstück 76 zwischen dem Festlager 71 und dem Führungslager 75 angeordnet sein, sodass das Rohr-Verbindungsstück 76 eine Schwenkbarkeit des führungslagerseitigen Rohr-Längsachsenabschnitts 53 zur festlagerseitigen Durchführung um die Schwenkachse 39 ermöglicht.
Das Festlager 71 kann mit Gummipuffern ausgerüstet werden, um Kräfte, die auf das Förderrohr 7 im Bereich der Bogenabschnitte 52, 55 und im Bereich des Lagers 71 und der Gelenkeinheit 54a auftreten, gedämpft auf den Rahmenabschnitt 72 zu übertragen.
Sämtliche Wandübergänge zwischen den einzelnen, die Gelenkverbindung 54 längs der Förderrichtung auftauenden und aufeinander folgenden Komponenten einer Rohr-Innenwand der Förderleitung 7 sind als glatte, kantenfreie Übergänge ausgeführt.
Die 11 und 12 zeigen zwei alternative Führungen der Förderleitung 7 im Bereich der Fördervorrichtungen 6 bzw. 8, die anstelle der Führung der Förderleitung 7 zum Einsatz kommen können, wie vorstehend im Zusammenhang mit den 2 bis 7 erläutert wurde. Diese alternativen Führungen der Förderleitung 7 werden nachfolgend nur dort beschrieben, wo sie sich von der Führung gemäß der 2 bis 7 unterscheiden.
Ausgehend vom kaiseitigen Förderleitungsabschnitt 48, der längs der z-Achse verläuft, geht die Förderleitung 7 bei der Führung nach 11 über ein erstes Kugelgelenk 77 zunächst in einen weiteren, ebenfalls längs der z-Achse verlaufenden Förderleitungsabschnitt 78 über, der über einen nach Art eines Schwanenhalses ausgeführten und sich entsprechend krümmenden Bogenabschnitt 79 zunächst von der schiffsseitigen Kaimauer 34 wegführenden Verlauf und dann in einen zur schiffsseitigen Kaimauer 34 hinführenden Verlauf übergeht. Dort ist der Bogenabschnitt 79 über ein weiteres Kugelgelenk 80 mit dem schiffseitigen Förderleitungsabschnitt 49 der Förderleitung 7 verbunden.
Über das Kugelgelenk 77 ist ein Verschwenken des Förderleitungsabschnitts 78 relativ zum kaiseitigen Förderleitungsabschnitt 48 um zwei Achsen möglich, die einerseits parallel zur x-Achse und andererseits zur z-Achse verlaufen. Diese Verschwenkbarkeit ist in der 11 durch gestrichelte Verschwenkbarkeitsgrenzen des Förderleitungsabschnitts 78 angedeutet.
Das weitere Kugelgelenk 80 ermöglicht wiederum ein Verschwenken des schiffseitigen Förderleitungsabschnitts 49 relativ zum Bogenabschnitt 79 um zwei zueinander senkrechte Achsen, die einerseits parallel zur x-Achse und andererseits parallel zur z-Achse verlaufen. Auch diese Verschwenkbarkeit des schiffseitigen Förderleitungsabschnitts 49 ist durch gestrichelte Schwenkbereichsgrenzen angedeutet.
Das Bogengelenk 79 ist als Schwanenhals-Abschnitt ausgeführt. Das Bogengelenk 79 kann formstabil ausgeführt sein. Die drei Kugelgelenke 77, 80, 62 werden wiederum von dem Kranfuß 33, dem vertikalen Schwenkarm 36 und dem horizontalen Schwenkarm 37 getragen.
Der Verlauf der Förderleitung 7 mit drei Kugelgelenken 77, 80, 62 ermöglicht ebenfalls ein Ausgleichen von Relativbewegungen des Schiffs 3 zur Kaimauer 34, wie vorstehend insbesondere im Zusammenhang mit den 4 bis 7 erläutert.
Alternativ zur Führung der Förderleitung 7 nach 11 mit drei Kugelgelenken 77, 80, 62 ist auch eine Führung mit zwei Kugelgelenken am Ort der Kugelgelenke 77 und 62 möglich, bei dem das zwischenliegende Kugelgelenk durch mindestens ein Drehgelenk nach Art des Drehgelenks 58 der Ausführung nach 3 mit zugehörigem Bogenverlauf der Förderleitung 7 ersetzt ist. Anstelle des Kugelgelenks 80 kann also auch ein Drehgelenk zum Einsatz kommen, welches eine Verschwenkung des Bogenabschnitts 79 zum schiffseitigen Förderleitungsabschnitt 49 um eine zur x-Achse parallele Schwenkachse ermöglicht.
Beim Förderleitungsverlauf nach 12, der ansonsten dem Verlauf nach 3 entspricht, ist das Kugelgelenk 62 ersetzt durch drei hintereinander angeordnete Förderleitungs-Drehgelenke 81 bis 83. Zur Anschlusseinrichtung 63 hin geht der schiffseitige Förderleitungsabschnitt 49 zunächst über einen Bogenabschnitt 84, der parallel zur xy-Ebene verläuft, in einen längs der x-Richtung verlaufenden Rohr-Längsachsenabschnitt 85 mit dem Drehgelenk 81, anschließend über einen weiteren Bogenabschnitt 86, der parallel zur xz-Ebene verläuft, in einen weiteren Rohr-Längsachsenabschnitt 87 mit dem Drehgelenk 82 und schließlich über einen weiteren Bogenabschnitt 88, der parallel zur yz-Ebene verläuft, in einen Rohr-Längsachsenabschnitt 89 mit dem Drehgelenk 83 über.
Eine Gelenkachse des Drehgelenks 81 verläuft parallel zur x-Achse. Eine Gelenkachse des Drehgelenks 82 verläuft parallel zur z-Achse. Eine Drehgelenkachse des Drehgelenks 83 verläuft parallel zur y-Achse.
Zwischen dem schiffseitig letzten Drehgelenk 83 und der Anschlusseinrichtung 63 liegt wiederum der schifffeste Förderleitungsabschnitt 64.
Die Anordnung mit den drei Drehgelenken 81 bis 83 übernimmt die Funktion des Kugelgelenks 62, wie vorstehend erläutert.
Anhand der 13 bis 24 werden nachfolgend verschiedene Ausführungen des Kugelgelenks 62 beschrieben, die am Ort der vorstehend beschrieben Kugelgelenke der Fördervorrichtungen 6 bzw. 8 zum Einsatz kommen können. Das Kugelgelenk 62 hat die Gelenkkugel bzw. den Gelenkkopf 69, die um drei Achsen schwenkbar in der Gelenkaufnahme bzw. Gelenkpfanne 68 aufgenommen ist. Der Förderleitungsabschnitt 64 ist im Bereich des Kugelgelenks 62 konusförmig ausgeführt. Ein Konuswinkel dieses konusförmigen Förderleitungsabschnitts 64 beträgt 5°. Dieser Konuswinkel kann bei alternativen Ausführungen des Kugelgelenks 62 maximal 20°, maximal 10° und insbesondere maximal 5°, betragen. Die konusförmige Ausführung kann, wie in den 13 bis 24 dargestellt, in einem inneren Gelenkteil des Kugelgelenks 62, also in der Gelenkkugel 69, oder alternativ auch in einem äußeren Gelenkteil des Kugelgelenks angeordnet sein. Der Konus des Förderleitungsabschnitts 64 verjüngt sich in Förderrichtung.
Am Übergang zwischen von außen zugänglichen und beim Verschwenken des Kugelgelenks 62 gegeneinander beweglichen Abschnitten ist zwischen einer Außenwand des Förderleitungsabschnitts 64 und einem Flanschring 90 der Gelenkaufnahme 68 eine Dichtmanschette 91 angeordnet. Diese sorgt für einen dichten Übergang zur Umgebung zwischen dem gelenkkugelfesten Förderleitungsabschnitt 64 und der Gelenkaufnahme 68 unabhängig von einer Schwenkstellung des Kugelgelenks 62.
Für eine Lagerung der Gelenkkugel 69 in der Gelenkaufnahme 68 werden nachfolgend anhand der 18 bis 21 verschiedene Lösungen beschrieben. Bei der Ausführung der Gelenkkugel 69 nach den 17 und 18 dient zur Lagerung ein mit PTFE beschichteter Stahlring 92, der an der Gelenkaufnahme 68 festgelegt ist und auf dem beim Verschwenken des Kugelgelenks 62 ein verchromter Kalottenabschnitt 93 der Gelenkkugel 69 gleitet. Der Stahlring 92 ist mit dem Flanschring 90 verschraubt, der seinerseits mit einem Außengehäuse der Gelenkaufnahme 68 verschraubt ist.
Bei der Ausführung des Kugelgelenks 62 nach 19 weist der Stahlring 92 dem Kalottenabschnitt 93 zugewandt einen Kunststoffeinsatz 94 auf, an dem der Kalottenabschnitt 93 gleitet. Letzterer ist bei der Ausführung nach 19 nicht verchromt ausgeführt.
Bei der Ausführung des Kugelgelenks 62 nach 20 ist anstelle des Stahlrings 92 ein Kunststoffring 95 eingesetzt, an dem der Kalottenabschnitt 93 der Gelenkkugel 69 gleitet. Auch bei der Ausführung nach 20 ist der Kalottenabschnitt nicht verchromt ausgeführt.
Bei der Ausführung des Kugelgelenks 62 nach 21 ist dieser nicht separat zur Verschraubung des Flanschrings 90 am Außengehäuse der Gelenkaufnahme 68 mit eigenen Befestigungselementen am Flanschring 90 befestigt, wie dies bei der Ausführung nach 20 der Fall ist, sondern wird zwischen einem Klemmeblech 96 und dem Außengehäuse der Gelenkaufnahme 68 geklemmt, wobei Schraubverbindungen, über die das Klemmblech 96 mit dem Außengehäuse der Gelenkaufnahme 68 verschraubt ist, den Kunststoffring 95 bei der Ausführung nach 21 durchtreten.
Der Kunststoffring 95 ist bei der Ausführung nach 21 als in Umfangsrichtung um eine Förderachse mehrteilig ausgeführter Ring gestaltet, wie der 24 zu entnehmen ist.
22, 23 zeigen zwei Varianten einer Dichtung zwischen der Gelenkkugel 69 und der Gelenkaufnahme 68. Über diese Dichtung sind diese beiden Gelenkkörper druckdicht gegeneinander abgedichtet, so dass im Kugelgelenk 62 ein für die pneumatische Langsamförderung erforderlicher Förderdruck gehalten werden kann.
Bei der Ausführung einer Dichtung 97 nach 22 schließt die Dichtung 97 den Förderleitungsabschnitt 64 zur Gelenkaufnahme 68 hin über einen umlaufenden Dichtungsring 98 ab. Der Dichtungsring 98 ist in einer Dichtungsnut 99 gehaltert, die in der Gelenkkugel 69 ausgeführt ist, und dichtet die Gelenkkugel 69 gegen die Gelenkpfanne 68 über einen frei überstehenden Kantenbereich des Dichtungsrings 98 ab. Dieser freie Kantenbereich des Dichtungsrings 98 liegt an einer inneren Mantelwand 100 der Gelenkaufnahme 68 an.
Bei der Ausführung der Dichtung 97 zwischen der Gelenkkugel 69 und der Gelenkaufnahme 68 nach 23 dient ein umlaufender Dichtungsring 101 mit zur inneren Mantelwand 100 ballig zulaufender Kontur als einziges Dichtelement. Der Dichtungsring 101 ist, ähnlich wie der Dichtungsring 98 der Ausführung nach 22, in einer Umfangsnut der Gelenkkugel 69 gehalten und liegt über den ballig zulaufenden Abschnitt an der inneren Mantelwand 100 an.
Durch entsprechende Verdrehung des mindestens einen Kugelgelenks und entsprechende Anpassung des Konusverlaufs des schiffsfesten Förderleitungsabschnitts 64 an die jeweilige Förderrichtung, kann ein als Hafen/Schiff-Fördervorrichtung 6 ausgeführter Gelenkkran zur einer Schiff/Hafen-Fördervorrichtung 8 umgebaut werden. Eine entsprechende Verdrehung des mindestens einen Kugelgelenks kann manuell, pneumatisch oder auch elektrisch angetrieben erfolgen.
Die Fördervorrichtungen 6, 8 können eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Notabkopplungseinrichtung zur Sicherstellung einer im Notfall schnellen Abkopplung zwischen der hafenseitigen Förderleitung 7 und dem Schiff 3 aufweisen. Diese Notabkopplungseinrichtung kann eine Mehrzahl von Anschlussflansche der Förderleitung 7 hintergreifende Klauen aufweisen, die sich ab einer vorgegebenen Zugkraft löst, die auf die Hauptfördervorrichtung 6, 8 bzw. auf die Förderleitungen 7, 9 ausgeübt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7610934 B2 [0002]
US 3451427 [0002]

Claims

Stationäre pneumatische Schüttgut-Fördervorrichtung (6; 8) zum Beladen oder Entladen eines Schiffs (3) – mit einem Hebezeug (35), – mit mindestens einem am Hebezeug (35) montierten Förderrohr (7), – mit einem am schiffseitigen Abschnitt (49) des Förderrohrs (7) angeordneten Kugelgelenk (62), – mit einer schiffseitigen Anschlusseinrichtung (63) zur Ankopplung des Kugelgelenks (62) an das Schiff (3).
Schüttgut-Fördervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Förderleitungsabschnitt (64) im Bereich des Kugelgelenks (62; 62, 77, 80) konusförmig ausgeführt ist.
Schüttgut-Fördervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Förderrohrabschnitten (49), die von einem gemeinsamen Förderrohr-Tragrahmen (67) getragen werden, der mit einem Hebezeug-Tragrahmen (37) verbunden ist.
Schüttgut-Fördervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderrohr-Tragrahmen (67) auch eine Fördergas-Versorgungsleitung (15) zum Zuführen von Fördergas zum Schiff (3) trägt.
Schüttgut-Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gerade Abschnitte des Förderrohrs (7) ausschließlich vertikal in einem Winkelbereich von maximal 20° Abweichung zur Vertikalen oder horizontal in einem Winkelbereich zwischen 20° Steigung und 40° Gefälle verlaufen, wobei zwischen den geraden Förderrohrabschnitten Bogen-Förderrohrabschnitte (50, 51, 53, 55, 56, 59, 60, 61; 79; 50, 51, 52, 55, 56, 59, 84, 86, 88) verlaufen.
Schüttgut-Fördervorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Verhältnis zwischen einem Bogenradius R der Bogenabschnitte und einem Durchmesser D des Förderrohrs gemäß folgender Relation: 2,5 ≤ R/D ≤ 15.
Schüttgut-Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelgelenk (62) auf einer Symmetrieebene des Hebezeugs (35) angeordnet ist.
Schüttgut-Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderrohr (7) eine Mehrzahl von Drehgelenken (46, 54, 58; 56, 54, 58, 81 bis 83) aufweist, wobei jedes der Drehgelenke (46, 54, 58; 56, 54, 58, 81 bis 83) eine Verdrehung des Förderrohrs (7) um dessen im Bereich des Drehgelenks (46, 54, 58; 56, 54, 58, 81 bis 83) verlaufenden Rohr-Längsachsenabschnitt (47, 53, 57; 47, 53, 57, 85, 87, 89) ermöglicht.
Fördervorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Förderrohr-Ausleger (36, 37) des Hebezeugs (35) ausbalanciert an einem Auslegerträger (33) gelagert ist.